نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 95 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
روش مرسوم طراحی لرزه ای سازه ها مبتنی بر افزایش ظرفیت سازه است. در این رویکرد طراحی لرزه ای، ایجاد ظرفیت باربری جانبی در سازه، با افزایش مقاومت و تامین شکل پذیری آن صورت می گیرد. در نتیجه اجرای این روش، ابعاد اعضای سازه ای و اتصالات افزایش یافته و در سازه، اعضای مهاربند جانبی همچون بادبند یا دیوار برشی یا سایر اعضای سخت کننده در نظر گرفته می شود. این پژوهش مطالعات تحلیلی در ارزیابی قابهای بتنی خمشی را در بر می گیرد. این مدلها برای درک بهتر رفتار سازه شامل تسلیم، سطوح مختلف خطر، شکل پذیری و خرابی مورد استفاده قرار گرفتند. با پیشرفت دانش فنی و تجربه ی زلزله های شدید، به مرور تغییراتی در آیین نامه های طراحی سازه ها به وجود آمده و ضمن تغییر در فلسفه ی طراحی سازه ها، فناوری هایی همچون کنترل لرزه ای غیرفعال سازه ها به کار گرفته شده است. جداسازی لرزه ای نیز، با هدف کاستن آسیب لرزه ای در طراحی و ساخت ساز ه های با اهمیت زیاد پیشنهاد می گردد. با استفاده از این روش، رفتار دینامیکی سازه در حد امکان، در محدوده ی از قبل پیش بینی شده قرار گرفته و میزان آسیب های لرزه ای به اجزای ساز های و غیر سازه ای کاهش می یابد.
بر اساس این تحقیق، توصیه‌هایی در مورد طراحی، آنالیز، مدلسازی و نیز جزئیات سازهای در سازه‌های بتنی خمشی پیشنهاد شده است. همچنین، مطالعه ی پارامتری برای پیش بینی پاسخ لرزه ای سازه های بتنی خمشی 5 طبقه با لحاظ شدن پاسخهای محدوده ی غیر الاستیک بررسی شده است. این مدلها در معرض مجموعه ا ی از زلزله های طبیعی تحت رکورد مربوط به زلزله های دور از گسل قرار گرفته و پاسخ بدست آمده با مقادیر حداکثر آنها تحت آنالیز تاریخچه زمانی بدست آمده است. عملکرد سیستم ها با ارزیابی پارامترهای مهندسی پاسخ اصلی سازه ای همچون جابجایی های نسبی داخل طبقه، جابجایی طبقات و برشهای داخل طبقه انجام گرفته است. یافته ها نشان از کاهش در شتاب های سازه و افزایش پریود و جابجایی می دهند. و این به مفهوم آنست که جداساز پایه انرژی را که بوسیله سازه جذب می شود و آسیبی که متحمل می شود را کاهش می دهد و بنابراین اندازه ی اعضا نیز و در نتیجه هزینه می تواند کاهش یابد. همچنین در این تحقیق اثرات حرکت گهواره ای با استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته است.
واژه‌های کلیدی: سازه های بتنی خمشی؛ حرکت گهواره ای؛ جداساز لرزه ای؛ دوره تناوب.
مقدمه:
در مقابل ایده ی طراحی و اجرای ساختمان های مقاوم در برابر زلزله، با توجه به آسیب های سازهای و مشکلات بروز کرده برای ساکنان در طی زلزله ها، ایده ی طراحی سازه جداشده از پایه بر اساس کنترل نیروی زمین لرزه از طریق ممانعت از ورود آن به سازه بنا پیشنهاد شده است. این ایده در سال های اخیر در موارد بسیاری در طراحی و اجرای سازه های مهم مورد استفاده قرار گرفته است. مطابق نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی، سامانه های سازه ای مجهز به این فناوری پاسخ لرزه ای کمتری نسبت به سازه های معمول خواهند داشت (Quaranta, Marano et al. 2014).
کاهش شتاب با توجه به رفتار نیرو-تغییر مکان جداسازها انجام می پذیرد و نیاز به کاهش شتاب ممکن است منتهی به سامانه ی جداسازی با سختی کمی گردد که این خود احتمال بوجود آمدن تغییر مکانهای قابل توجه در طی زلزله را افزایش می دهد(Di Massa, Russo et al. 2013, Huang, Liu et al. 2014). از اینرو ساز و کارهایی به منظور استهلاک انرژی در سامانه ی جداسازی تعبیه می گردد تا ضمن محدود نمودن تغییر مکان، شتاب سازه نیز کاهش یابد. این میرایی همچنین پدیده ی تشدید پاسخ ناشی از وجود مولفه های با دوره ی تناوب بالا در حرکت زمین را کاهش می دهد. اما در عین حال باید توجه نمود که در برداشتن میرایی زیاد در سامانه ی جداساز خود موجب افزایش نیروی منتقل شده به سازه می گردد و باید مورد توجه قرار گیرد(Li, Zhao et al. 2012).
بنابراین لازم است یک سامانه ی جداسازی دارای قابلیتهای زیر باشد:
1- بتواند نیروهای قائم ناشی از وزن و پاسخ زلزله در زمان زلزله را تحمل کند؛
2- در جهت افقی انعطاف پذیری لازم را تامین نماید؛
3- قابلیت جذب انرژی داشته باشد.
این قابلیتها می تواند به طور همزمان در یک وسیله تامین شود یا به کمک چند وسیله آن ها را برای سامانه ی جداسازی فراهم آورد.
در جداسازی لرزه ای کل یا بخشی از سازه برای کاهش پاسخ لرزه ای آن بخش در زمان زلزله از زمین یا قسمت های دیگر سازه جدامی شود. این کار با استفاده از جداسازهایی که بر اساس مشخصات دینامیکی سازه، اهداف عملکردی مورد نظر طراح و شرایط خطر لرزه ای ساختگاه، طراحی و ساخته شده اند صورت می گیرد(Luco 2014). وظیفه ی اصلی این جداسازها ایجاد فاصله بین دوره ی تناوب طبیعی سازه و محدوده ی دوره ی تناوب حاکم در ارتعاش زمین لرزه احتمالی در محل سازه ی مورد نظر است. علاوه بر این، انرژی ارتعاشی ناشی از زلزله نیز با کمک سازوکارهای مختلفی جذب شده و از انتقال آن به سازه جلوگیری می گردد (Ryaboy 2014).
جداساز سامانه ای است که سازه روی خود را از بخش زیرین خود جدا می کند. برای اینکه در زمان بروز زلزله هیچ نیرویی به سازه منتقل نشود، لازم است این سامانه، سازه را به حالت شناور درآورد(Mishra, Roy et al. 2013). این امر با توجه به نیاز به کنترل تغییر مکان های نسبی جانبی در زمان تحریک زلزله از نظر اجرایی درست و امکان پذیر نیست. دو گروه اصلی از جداسازهای لرزه ای برای کنترل نیروی منتقل شده به روسازه در ساختمآنها استفاده می شوند:
الف- استفاده از جداسازهای لاستیکی برای افزایش دوره ی تناوب طبیعی سازه؛
ب- استفاده از جداسازهای اصطکاکی و کنترل حداکثر نیروی منتقل شده به روسازه و استهلاک انرژی در محل جداساز.
روش جداسازی لرزه ای در زمینه ی مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه های موجود نیز قابل کاربرد است. این روش با توجه به آزادی عملی که در اختیار طراحان و مجریان قرار می دهد در بسیاری از پروژه های بهسازی لرزه ای نیز مورد توجه قرار گرفته است. در این حال نحوه ی اجرای عملیات بهسازی لرزه ای و نصب جداسازها نیاز به برنامه ریزی و دقت کافی دارد.
جداسازها باید مقاومت لازم برای تحمل وزن سازه روی خود را داشته باشند. در عین حال جداسازهای لاستیکی باید در جهت افقی به اندازه ی کافی نرم باشند. در زمان طراحی توجه به این نکته ضروری است که با نر متر شدن جداسازها، تغییر مکان نسبی بین زمین و سازه افزایش می یابد. به این ترتیب تغییر مکان نسبی تراز جداسازی و پاسخ شتاب سازه همواره با هم نسبت عکس دارند. در این شرایط با انتخاب سازوکار استهلاک انرژی مناسب در سامانه ی جداسازی لرزه ای می توان هم به کاهش مورد نیاز در شتاب مجموعه دست پیدا کرد و هم میزان تغییر مکان نسبی ذکر شده را در محدود هی مورد نظر طراحی نگاه داشت. به این ترتیب، از جداسازها، قابلیت تحمل بار، تغییر مکان های زیاد و بازگشت به محل اولیه پس از پایان یافتن زلزله انتظار می رود.
در جداسازهای اصطکاکی ضریب اصطکاک مناسب عامل کنترل نیروی انتقالی به روسازه و همچنین کنترل تغییر مکان جانبی سازه خواهد بود.
از سوی دیگر این نوع جداسازها ممکن است باعث انتقال ارتعاشات با فرکانس های نسبتا زیاد به سازه گردند. از این رو استفاده از این تجهیزات در جداسازی سازه هایی که ابزار دقیق و حساس به ارتعاش در فرکانس های بالا در آن ها نصب خواهد شد باید با مطالعه ی دقیق صورت پذیرد.
مسایل اقتصادی، اجرایی و دوام این تجهیزات در زمان طراحی و ساخت آن ها باید مورد توجه قرار گیرد. جداسازی موفق یک سازه خاص، مستلزم انتخاب، طراحی و ساخت سامانه ی جداسازی مناسب برای آن است. علاوه بر تامین انعطا فپذیری جانبی کافی و میرایی مناسب، همانطور که قبلا نیز ذکر شد سامانه ی جداسازی باید قادر باشد تا پس از اتمام ارتعاش زلزله به وضعیت اولیه ی خود بازگردد. این سامانه ها باید سختی قائم زیادی برای جلوگیری از تاب خوردن و حرکت گهواره ای سازه و سختی اولی هی کافی برای جلوگیری از حرکت های ناخواسته ی ناشی از وزش باد و لرز ه های با دامنه های کم داشته باشند.
فهرست مطالب:
چکیده
فصل 1: مقدمه
1-1- مقدمه
1-1-1- کلیات
1-1-2- اهداف کلی این تحقیق
1-1-3- ساختار تحقیق
فصل 2: مروری بر منابع
2-1- مقدمه
2-2- طراحی سیستم های جداسازی لرزه ای
2-2-2- طراحی واحدهای جداساز
2-2-2-1- طراحی جداسازهای لاستیکی با میرایی زیاد و جداسازهای لاستیکی با ورقه های فولادی
2-2-2-2- طراحی جداسازهای لاستیکی با هسته ی سربی
2-2-2-3- طراحی جداسازهای اصطکاکی- پاندولی
2-2-3- حرکت گهواره ای
فصل 3: روش تحقیق
3-1- مقدمه
3-2- علت انتخاب روش
3-3- تشریح کامل روش تحقیق
3-3-1- روش تحقیق تحلیلی
3-3-2- روش تحقیق آماری
3-3-3- متغیرهای مورد ارزیابی
3-3-3-1- اثرات ناشی از تناوب طبیعی سیستم جداساز
3-3-3-2- اثرات ناشی از محتوای فرکانسی تحریک زمین
3-3-3-3- اثرات ناشی از حرکات گهواره ای کلی سازه
3-3-4- روش مدلسازی
3-3-4-1- مدل سازه ای
3-3-4-2- تحریکات زمین لرزه
فصل 4: نتایج و تفسیر آنها
4-1- مقدمه
4-1-1-1- اثرات ناشی از تناوب طبیعی سیستم جداساز
4-1-1-2- اثرات ناشی از تناوب طبیعی نیروی جانبی
فصل 5: جمع‌بندی و پیشنهادها
5-1- مقدمه
5-2- جمع بندی
5-3- نتیجه گیری
مراجع
فهرست اشکال
شکل (2-1) مدل های مختلف نیرو-تغییر مکان برای جداسازها
شکل (2-2) جداساز لاستیکی با ورقه های فولادی
شکل (2-3) عامل های A و Af
شکل (2-4) عرفی پارامترهای
شکل (2-5) پارامترهای مورد نیاز در تعریف چرخش جداساز
شکل (2-6) رفتار غیرخطی جداساز لاستیکی با هسته ی سربی
شکل (2-7) ساختمان جداساز لاستیکی با هسته ی سربی
شکل (2-8) بخش های مختلف یک جداساز
شکل (2-9) بخش های مختلف یک جداساز اصطکاکی پاندولی
شکل (2-10) مدل شماتیک حالت گهواره ای
شکل (2-11) پدیدهی‌آپلیفت و تقاضاهای دورانی افزایش یافتهای روی اتصالات مجاور
شکل (3-1) طرح شماتیک از مدل سازه
شکل (4-1) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف جداساز برای کنترل جابجایی
شکل (4-2) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر جابجایی
شکل (4-3) نسبت جابجایی سازه جداسازی شده به جداسازی نشده برای متغیر جابجایی
شکل (4-4) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل جابجایی
شکل (4-5) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر جابجایی در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-6) نسبت جابجایی سازه جداسازی شده به جداسازی نشده برای متغیر جابجایی در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-7) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف جداساز برای کنترل دریفت
شکل (4-8) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر دریفت
شکل (4-9) نسبت دریفت سازه جداسازی شده به جداسازی نشده
شکل (4-10) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف جداساز برای کنترل دریفت
شکل (4-11) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر دریفت در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-12) نسبت دریفت سازه جداسازی شده به جداسازی نشده در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-13) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل برش طبقات
شکل (4-14) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر برش طبقات در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-15) نسبت برش داخل طبقه سازه جداسازی شده به جداسازی نشده در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-16) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل برش طبقات
شکل (4-17) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر برش طبقات در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-18) نسبت برش طبقات سازه جداسازی شده به جداسازی نشده در حالت مقید نشدن پایه
شکل (4-19) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل جابجایی
شکل (4-20) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر جابجایی
شکل (4-21) نسبت جابجایی سازه جداسازی شده به جداسازی نشده برای متغیر جابجایی
شکل (4-22) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل برش طبقات
شکل (4-23) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر برش طبقات
شکل (4-24) نمودار کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای جداساز برای کنترل دریفت
شکل (4-25) درصد کارایی جداسازی با دوره تناوب های مختلف برای متغیر دریفت
شکل (4-26) نسبت دریفت سازه جداسازی شده به جداسازی نشده
فهرست جداول:
جدول (3-1) مقاطع مورد استفاده در سازه 5 طبقه
جدول (3-2) مشخصات مصالح
جدول (3-3) ویژگی های کلی زلزله های مورد استفاده
منابع و مأخذ:
Akkar, S. and A. Metin (2007). "Assessment of improved nonlinear static procedures in FEMA-440." Journal of Structural Engineering 133(9): 1237-1246.
Association, P. C. (2008). ACI 318-08 & PCA Notes on 318-08: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute.
Bhuiyan, A., et al. (2009). "A rheology model of high damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear viscosity." International Journal of Solids and Structures 46(7): 1778-1792.
Bommer, J. J. and A. B. Acevedo (2004). "The use of real earthquake accelerograms as input to dynamic analysis." Journal of Earthquake Engineering 8(spec01): 43-91.
Butterfield, G. and G. Gottardi (1993). Simplifying transformations for the analysis of shallow foundations on sand. Proc. 5th Int. Offshore and Polar Eng Conf.
Butterfield, V., Michael W, et al. (1985). "Multispectral analysis of magnetic resonance images." Radiology 154(1): 221-224.
Di Massa, G., et al. (2013). "System structure identification and adaptive control of a seismic isolator test rig." Mechanical Systems and Signal Processing 40(2): 736-753.
FEMA, A. (2005). "440, Improvement of nonlinear static seismic analysis procedures." FEMA-440, Redwood City.
Georgiadis, J. and I. Catton (1985). "Free convective motion in an infinite vertical porous slot: the non-Darcian regime." International journal of heat and mass transfer 28(12): 2389-2392.
Georgiadis, M. and R. Butterfield (1988). "Displacements of footings on sand under eccentric and inclined loads." Canadian Geotechnical Journal 25(2): 199-212.
Hamburger, et al. (2003). Performance-based engineering of buildings and infrastructure for extreme loadings. Proceedings, AISC-SINY Symposium on Resisting Blast and Progressive Collapse. American Institute of Steel Construction, New York.
Huang, X., et al. (2014). "Vibration isolation characteristics of a nonlinear isolator using Euler buckled beam as negative stiffness corrector: A theoretical and experimental study." Journal of Sound and Vibration 333(4): 1132-1148.
Huang, X. C., et al. (2014). "Effects of stiffness and load imperfection on the isolation performance of a high-static-low-dynamic-stiffness non-linear isolator under base displacement excitation." International Journal of Non-Linear Mechanics 65: 32-43.
Jennings, P. C., et al. (1968). "Simulated earthquake motions."
Kronseder, H. and W. Wiess (1979). Method and device for cleaning bottle filling machines and the like, Google Patents.
Li, B., et al. (2012). "Modeling and analysis of a multi-dimensional vibration isolator based on the parallel mechanism." Journal of Manufacturing Systems 31(1): 50-58.
López-Menjivar, M. (2004). Verification of a displacement-based Adaptive Pushover method for assessment of 2-D Reinforced Concrete Buildings, PhD Thesis, European School for Advances Studies in Reduction of Seismic Risk (ROSE School), University of Pavia, Italy.
Luco, J. E. (2014). "Effects of soil–structure interaction on seismic base isolation." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 66: 167-177.
Marsden, C., et al. (1977). "Electron diffraction study of the molecular structure of bis (trifluoromethyl) peroxide." Journal of Molecular Structure 39(2): 253-262.
Mishra, S. K., et al. (2013). "Reliability-based-design-optimization of base isolated buildings considering stochastic system parameters subjected to random earthquakes." International Journal of Mechanical Sciences 75: 123-133.
Murty, S. N., et al. (2015). "Failure analysis of a vibration isolator used in launch vehicle applications." Case Studies in Engineering Failure Analysis 3: 1-9.
Quaranta, G., et al. (2014). "Parametric identification of seismic isolators using differential evolution and particle swarm optimization." Applied Soft Computing 22: 458-464.
Ryaboy, V. M. (2014). "Static and dynamic stability of pneumatic vibration isolators and systems of isolators." Journal of Sound and Vibration 333(1): 31-51.
Sable, K., et al. (2000). "Comparative Study of Seismic Behavior of Multistory Flat Slab and Conventional Reinforced Concrete Framed Structures." International Journal of Computer Technology and Electronics Engineering (IJCTEE) 2(3): 17-26.
Taylor, J. B. (1981). On the relation between the variability of inflation and the average inflation rate. Carnegie-Rochester Conference Series on Public Policy, Elsevier.
Uriz, M., Patxi, et al. (2008). "Model for cyclic inelastic buckling of steel braces." Journal of Structural Engineering 134(4): 619-628.
پایان نامه ی بررسی اثر گهواره ای ساختمان های بتن آرمه جداسازی شده از پی. pdf
